電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

三峽電力職業(yè)學(xué)院 王遠(yuǎn)瞧

電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

三峽電力職業(yè)學(xué)院 王遠(yuǎn)瞧

在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用的技術(shù)，我們稱之為電力電子技術(shù)，這一技術(shù)的研發(fā)是為了更好的實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的運(yùn)行，也是其運(yùn)行的必要手段。本文論述的是電力電子技術(shù)從產(chǎn)生、發(fā)展再到應(yīng)用的過程，其中著重論述的是發(fā)電、輸電、配電、節(jié)能的四個(gè)環(huán)節(jié)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用。經(jīng)由這些論述也充分的表明了電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)相對成熟，并且能夠得到長遠(yuǎn)的發(fā)展。

電力電子技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

電力電子技術(shù)作為一門新型的行業(yè)技術(shù)，引來了社會(huì)各界的關(guān)注。這門技術(shù)把電子技術(shù)和電力技術(shù)很好的融合到了一起，并且與新能源發(fā)展還有著極大的聯(lián)系。這門技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用能夠大幅度地提高人民的生活水平，現(xiàn)階段這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛的得到應(yīng)用，電力電子技術(shù)也有力地促進(jìn)了電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。

1　 電力電子技術(shù)的發(fā)展

1.1 電力電子技術(shù)的產(chǎn)生

電子電力的產(chǎn)生有著悠久的歷史，最早可以追溯到上世紀(jì)50年代。當(dāng)時(shí)這一技術(shù)是以晶閘管為基礎(chǔ)，從這一基礎(chǔ)上又進(jìn)行創(chuàng)新便產(chǎn)生了可控硅整流裝置，這一裝置的問世同時(shí)也代表著電力電子技術(shù)的重大變革，從此電子電力技術(shù)又邁入了一個(gè)新的進(jìn)程，同時(shí)也標(biāo)志著電子電力技術(shù)地真正產(chǎn)生[1]。

1.2 電力電子器件的發(fā)展

電力電子器件的發(fā)展歷經(jīng)了三個(gè)過程，首先是第一代電力電子器件，其電子器械的淘點(diǎn)特點(diǎn)是體積小、耗能低，換言之就是說電力二極管能夠十分有效的改善電路的性能，不僅能降低電路損耗還能提高電源的使用效率[2]。第二代電力電子器械產(chǎn)生于上世紀(jì)70年代，其特別體現(xiàn)在全自動(dòng)上，能自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)關(guān)閉，這一性能可提高開關(guān)頻率。第三代電力電子器件主要是90年代將裝置的結(jié)構(gòu)和體積更加精良，集成了電子模塊形式，構(gòu)成集成電路。通過三代電力電子器械的改良能預(yù)示出我國的電子產(chǎn)業(yè)正在向高頻技術(shù)方面發(fā)展，在發(fā)展中也更重視節(jié)能環(huán)保。

2　 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

從目前電力系統(tǒng)需求方向看，電力電子技術(shù)主要應(yīng)用在輸電和發(fā)電這兩個(gè)環(huán)節(jié)中，從發(fā)電這一環(huán)節(jié)說，其具體使用在發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻上，多用于調(diào)節(jié)速度，同樣適用于太陽能控制系統(tǒng)、水利和風(fēng)力發(fā)電機(jī)、和對大型發(fā)電機(jī)的控制上。從輸電環(huán)節(jié)說，運(yùn)用在輕型直流輸電、柔性交流輸電、配電環(huán)節(jié)、以及節(jié)能環(huán)節(jié)。通過以上技術(shù)的應(yīng)用，對電力系統(tǒng)的發(fā)展和運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的支持。

2.1 電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)如何在發(fā)電環(huán)節(jié)得到更好的應(yīng)用，其應(yīng)用體現(xiàn)在發(fā)電廠水泵變頻調(diào)速、太陽能控制和水力風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速以及大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁等[3]。發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的耗電量占整個(gè)發(fā)電設(shè)備耗電量的一半以上，運(yùn)作效率比較低，實(shí)行變頻調(diào)速以后，能有效的降低電量的使用，采用高壓或低壓變頻器，低壓變頻技術(shù)已經(jīng)非常成熟。太陽能控制系統(tǒng)是一種新能源控制系統(tǒng)，大功率太陽能發(fā)電是直流電向交流電的轉(zhuǎn)換，核心設(shè)備是逆變器。水力和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁，風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速之間的三次方正比的關(guān)系[4]。此外，調(diào)整勵(lì)磁電流的頻率，恒定輸出頻率。對大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁進(jìn)行控制，采用晶閘管技術(shù)，電力電子技術(shù)對大型發(fā)電機(jī)的改善，省去了勵(lì)磁機(jī)，可以快速調(diào)節(jié)，創(chuàng)造了有利的條件，獲得效果。

2.2 電力電子技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在輸電效率和功率的補(bǔ)償上，例如較為普遍的直流高壓和柔性交流輸電和靜止無功補(bǔ)償技術(shù)等。由于傳統(tǒng)輸電技術(shù)受到了研究條件的限制并不能夠完成輸電中控制電能的功能，這類的傳統(tǒng)技術(shù)中以FACTS技術(shù)應(yīng)用最為普遍。而柔性的交流輸電技術(shù)需要對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制，降低在輸電環(huán)節(jié)中的電能功率損失。然而現(xiàn)代的直流高壓技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)中的不足，能夠以晶閘管和換流閥作為自動(dòng)電力傳送裝置有力地節(jié)約電力生產(chǎn)成本。靜止無功補(bǔ)償器在電力系統(tǒng)中控制電壓的作用，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過對電抗器的調(diào)控，特別適用中高壓輸電線路中的無功補(bǔ)償工作。而無功補(bǔ)償技術(shù)以其能夠增大負(fù)載功率系數(shù)而極大程度地降低了電力傳送中的能量消耗，與此同時(shí)，還最大程度地減少了各個(gè)電力設(shè)備的容量。無功補(bǔ)償技術(shù)還可以平衡無功和有功的電力負(fù)載，保障電網(wǎng)的供電質(zhì)量和受電端的可靠電壓。例如，TSC和TCR都是常用的靜止無功補(bǔ)償裝置[5]。在無功補(bǔ)償技術(shù)中還經(jīng)常用到SVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，可以解決直流高壓電力輸送中大型電流沖擊帶來的電壓變動(dòng)。

2.3 電力電子技術(shù)在配電過程中的應(yīng)用

保障電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量、保障電力的分布式介入和遠(yuǎn)距離輸送是電力工作的重要內(nèi)容。電力電子技術(shù)在配電過程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對輸配電網(wǎng)的電流分配上。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中技術(shù)人員需要考慮到一切電能傳送中遇到的障礙，一旦發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素要及時(shí)通過檢查維修電子裝置和檢測硬件設(shè)備故障來進(jìn)行解決。在這個(gè)過程中，F(xiàn)ACTS技術(shù)起到了關(guān)鍵性作用，它可以增加電流和電壓的可控制力，讓電力系統(tǒng)發(fā)揮職能。用戶在電力技術(shù)中需要保證配電過程中的穩(wěn)定性，同時(shí)保證電能的輸送能力，這兩項(xiàng)技術(shù)都能有長足的依靠和發(fā)展，這兩項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)可以比較好的合并。

2.4 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能方面的應(yīng)用

電力系統(tǒng)運(yùn)行中也需要節(jié)約能量。在發(fā)達(dá)國家里，有百分之六十的電力能源都要經(jīng)過電力裝置的處理，來提升能源利用效率。一是變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行，二是提高電能使用率。電廠在生產(chǎn)電能的過程中，發(fā)電機(jī)組不能很好的配合，會(huì)產(chǎn)生無功功率的浪費(fèi)現(xiàn)象，通過電子技術(shù)可以很好的對變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，但是有很多時(shí)候是存在缺陷的，在配送電的過程，對于電能的損耗和生產(chǎn)的成本比較高，對于電能的質(zhì)量影響較大。

3　 結(jié)語

綜上可知，電力電子技術(shù)已經(jīng)根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)要求不斷地進(jìn)行升級(jí)，在輸電安全、效率與節(jié)能方面都得到了較為突出的應(yīng)用，為保障電力系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行起到了積極的推進(jìn)作用。

[1]高頌九．靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器在變電站的運(yùn)行分析[J]．浙江電力,2012(6):17-20．

[2]徐忻,胡靖,石輝,張勇軍．基于電壓源換流器的高壓直流輸電技術(shù)研究綜述[J]．廣東電力,2012(5):6-10．

[3]魯偉,董麗珍,張?zhí)毂?畢思斯．電網(wǎng)應(yīng)急指揮系統(tǒng)中開源WebGIS框架設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]．電力系統(tǒng)通信,2012(11):55-57．

[4]顧兵,高楠．淺析電力計(jì)量系統(tǒng)的防分流竊電技術(shù)[J]．中國高新技術(shù)企業(yè),2015(07):72-73．

[5]解利敏,華向陽,丁國戰(zhàn)．電力計(jì)量系統(tǒng)與防竊電技術(shù)淺析[J]．硅谷,2014(22):39．

王遠(yuǎn)瞧（1991—），男，湖北宜昌人，大學(xué)本科，三峽電力職業(yè)學(xué)院電力與信息學(xué)院專業(yè)教師，助講，主要研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及供用電技術(shù)。